不同人工湿地基质对磷的吸附性能研究

通过基质磷素吸附动力学、等温吸附以及基质饱和吸附后磷素解吸实验,研究陶瓷滤料、红泥、水洗砂、炉渣4种人工湿地基质净化磷素的效果,评价其基质磷素饱和吸附后磷素解吸可能造成的二次污染风险。结果表明,在溶液磷（P）浓度为5-150mg·L·^-1条件下,Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能很好地描述陶瓷滤料和红泥两种基质的磷素吸附过程,陶瓷滤料用Langmuir方程比Freundlich方程的拟合程度更好,红泥则相反。4种基质对磷素的吸附量顺序依次为红泥〉陶瓷滤料〉炉渣〉水洗砂。从磷素的解吸率来看,4种基质释磷顺序依次为炉渣〉水洗砂〉陶瓷滤料〉红泥,水洗砂和炉渣吸附磷素后的解吸率较高,其他两种基质磷素解吸的比例很低。综合评价,陶瓷滤料更适合作为人工湿地污水除磷的基质。     

冻融作用对棕壤磷素吸附-解吸特性的影响

以棕壤为研究对象,采用室内模拟冻融环境的方法,研究土壤磷素吸附-解吸行为,采用Langumuir、Freundlich和Temkin方程对吸附过程进行拟合分析,定量研究冻融作用对土壤磷素吸附机制的影响,同时建立土壤磷素解吸量与吸附量关系方程,进一步探讨冻融土壤磷吸附-解吸特性。结果表明,冻融条件下棕壤对磷的吸附规律一致,吸附量均随着平衡溶液中磷浓度增加而逐渐增大,与未冻融土壤相比,冻融后土壤磷等温吸附曲线变得平缓。冻融条件下磷等温吸附曲线用Langmuir方程拟合相关性最好。土壤磷素解吸量与相应最大吸附量符合线性相关。冻融后土壤磷固定吸附量低于未冻融土壤,即冻融过程促进土壤磷素释放,增加了土壤磷流失风险。多次冻融循环对土壤磷吸附-解吸行为影响更为强烈。     

天然沸石对猪场厌氧发酵液中氨氮吸附作用的试验研究

为达到利用人工湿地处理高氨氮污水的目的,采用天然沸石作为人工湿地基质,对比研究了天然沸石对NH4Cl溶液和猪场厌氧发酵液中氨氮的等温吸附特征、吸附动力学过程,考察了吸附时间、氨氮初始浓度、沸石用量对沸石吸附氨氮的影响。结果表明,Freundlich方程较Langmuir方程能更为准确地描述天然沸石对两种水质中氨氮的等温吸附特征;在两种水质中,单分子层饱和吸附量分别为16.20mg·g-1和3.85mg·g-1。天然沸石对氨氮的吸附作用受吸附时间、氨氮初始浓度及沸石用量影响较大,在两种水质中,沸石对氨氮的吸附过程在0～8h内均随时间显著上升,到48h时达到吸附平衡;当采用NH4Cl溶液时,初始氨氮的浓度由10mg·L-1增加到500mg·L-1时,平衡吸附量由0.19mg·g-1增加到5.91mg·g-1;当采用猪场厌氧发酵液时,初始氨氮的浓度由39.4mg·L-1增加到502.9mg·L-1时,平衡吸附量由0.63mg·g-1增加到3.20mg·g-1;增加沸石用量,可以提高氨氮的去除率,但单位质量沸石的氨氮吸附量随之降低。准二级动力学可以很好地描述天然沸石吸附两种水质中氨氮的动力学过程;由模型得出的天然沸石对氨氮的平衡吸附量与试验所得最大吸附量偏差范围分别为5%～11%和2.9%～5.4%。     

闽江河口区盐-淡水梯度下湿地土壤氮形态及储量特征

为了阐明盐-淡水梯度下河口湿地氮形态含量及储量特征,对闽江河口湿地盐-淡水梯度下氮形态含量、储量及其影响因子进行测定与分析。结果表明：尤溪洲湿地、蝙蝠洲湿地和鳝鱼滩湿地芦苇植物下0-60cm土壤全氮含量平均值分别为0.33,1.12,1.60g/kg;有机氮分别为0.33,1.11,1.58g/kg;铵态氮分别0.97,12.36,20.04mg/kg;硝态氮分别0.85,0.87,1.24mg/kg;储量平均值分别为41.16,104.91,114.35t/km2;41.04,103.75,112.91t/km2;10.06,119.20,148.43kg/km2;713.83,887.18,1 270.36kg/km2,均表现为在盐-淡水梯度下,湿地土壤各种形态氮含量和储量尤溪洲湿地〈蝙蝠洲湿地〈鳝鱼滩湿地;有机氮对土壤全氮组成的贡献最大;盐-淡水梯度下湿地土壤不同形态氮含量及储量的差异主要受到多因子的调节作用。     

天然沸石对水中氨氮吸附特性的研究

以浙江缙云天然沸石为原料,分别用摇床和吸附柱实验研究了天然沸石对氨氮的静态和动态吸附特性。结果显示,在10、25、40℃温度下沸石吸附氨氮有显著差异(P0.05)。在25℃、氨氮初始浓度为50 mg·L-1的条件下,1~2 mm沸石对氨氮的360 min吸附容量为4.05±0.02 mg·g-1。沸石对氨氮的吸附过程遵循二级吸附动力学方程,沸石对氨氮的等温吸附可用Langmuir和Freundlich等温吸附方程拟合,相关性分析结果表明Langmuir方程达到极显著相关(P0.01),可以更好地描述沸石吸附氨氮的热力学过程。随着沸石粒径与投加量的减小,沸石对氨氮的吸附量显著增加。在p H值6.0~8.0时,沸石对氨氮去除效果最好。动态试验显示,当氨氮浓度为50 mg·L-1时,沸石的穿透时间约96 h,动态饱和吸附量为18.8 mg·g-1。     

冻融作用对东北黑土磷素吸附-解吸过程的影响

冻融作用对土壤理化性质具有重要影响,从而影响土壤中磷素的吸附—解吸特性。以东北黑土为研究对象,采用室内模拟冻融环境的方法,研究了冻融条件下黑土磷素吸附—解吸行为。结果表明,冻融条件下黑土对磷的吸附规律均随着外源磷浓度增加而逐渐增大,当外源磷浓度为120mg/L时吸附曲线出现明显拐点;与未冻融土壤相比,冻融过程中土壤吸附更多的磷,具有更高的磷素吸附率;外源磷浓度低时,冻融作用对土壤磷吸附影响较大,外源磷浓度高时冻融作用对土壤磷吸附影响降低;冻融条件下磷等温吸附曲线采用Langmuir方程拟合的相关性最优,在连续的冻融循环条件下,土壤磷最大吸附量Pmax值逐渐增大,土壤与磷之间结合能力和磷吸附最大缓冲容量也有同样的趋势。     

不同来源生物炭对土壤磷吸附解吸的影响

主要研究了水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、花生壳四种来源的生物炭对土壤磷吸附解吸的影响。研究结果表明:生物炭对土壤磷吸附的影响取决于土壤溶液中磷的浓度,与对照相比,在中低磷浓度(0~90 mg L-1)时,四种生物炭对土壤磷的吸附影响较小,而在较高磷浓度时,小麦秸秆生物炭和花生壳生物炭均抑制了土壤磷的吸附,而水稻秸秆生物炭和玉米秸秆生物炭均能促进土壤磷的吸附。吸附动力学试验表明,在反应开始的4小时内,土壤对磷的吸附较快,吸附量基本达到平衡吸附量的50%;到达吸附平衡时,添加生物炭能够降低土壤对磷的吸附量,四种生物炭对土壤磷的吸附量依次为:小麦秸秆玉米秸秆花生壳水稻秸秆。此外四种生物炭都能促进土壤中磷的解吸,其中玉米秸秆的促进效果最为显著,解吸量比对照高1.76倍。Langmuir方程和Freundlich方程都能很好地拟合生物炭存在下土壤磷的吸附等温线(P0.01),Freundlich拟合程度要比Langmuir方程的高。准一级动力学方程和准二级动力学方程都能很好地描述生物炭存在下土壤磷的吸附动力学(P0.01)。     

不同质地棉田土壤对磷吸附与解吸研究

研究了不同质地棉田土壤对磷吸附与解吸的影响。结果表明:不同质地磷素等温吸附曲线与Langmuir、Temkin和Freundlich方程拟合度都达极显著水平,尤以Langmuir方程拟合度最高,相关系数均在0.94以上;磷吸持指数(PSI)、土壤最大缓冲容量(MBC)和吸附量均随粘粒含量的增加而增大,即粘土壤土砂壤土,而易解吸磷(RDP)、解吸量、解吸率和标准需磷量(SPR)呈下降趋势,即砂壤土壤土粘土。以Langmuir方程估算棉田土壤的需磷量,砂壤质棉田需磷量为12.87mgkg-1,壤质棉田需磷量为12.66mgkg-1,粘质棉田需磷量为10.00mgkg-1。     

杭州湾典型潮滩湿地植物带沉积物磷吸附特征

利用磷酸盐吸附动力学和等温吸附实验,研究了杭州湾潮滩湿地沉积物磷素吸附特征,并分析了不同植被类型及其沉积物理化性质对磷吸附的影响。结果表明,不同沉积物磷的吸附与释放过程均包括快速吸附(0~1 h)、慢速吸附(1~16 h)和平衡(16~72 h)3个阶段,不同植物没有明显影响这一趋势。改进的Langmuir模型拟合表明,沉积物最大吸附容量(Qmax)在154.5~436.2 mg/kg间,生长植物的沉积物Qmax明显高于光滩沉积物。沉积物自带可解吸磷(NAP)较少,在1.853~4.777 mg/kg间,NAP在不同类型沉积物的分布趋势与Qmax值相似。4种植被类型沉积物EPC0值低于潮汐水体中磷酸盐浓度,扮演着"汇"的角色,EPC0在不同沉积物间差异较小。相关性分析显示,杭州湾潮滩沉积物Qmax和NAP受有机质、颗粒组成和总无机磷含量影响,其中Qmax还受电导率影响,而研究区EPC0与沉积物理化性质不存在显著相关性。植物可以通过影响沉积物的物理化学参数,从而影响磷的吸附过程。     

互花米草入侵对闽江口湿地土壤磷形态及释放风险的影响

选取闽江河口鳝鱼滩裸滩湿地和互花米草入侵裸滩湿地土壤为研究对象,测定其磷形态以及吸附特性,探讨互花米草入侵下裸滩湿地土壤磷赋存形态、吸附特性及其潜在释放风险的变化。结果表明:无机磷(IP)是2种湿地类型土壤磷的主要形态,分别占裸滩和互花米草湿地土壤总磷(TP)含量的61.40%和61.01%;互花米草入侵裸滩湿地后,土壤中总磷、无机磷、铁铝磷(Fe/A1-P)和钙磷(Ca-P)含量总体上显著增加,其增加比例分别为12.58%,9.49%,11.11%和5.32%,而有机磷(Org P)含量无显著变化;互花米草入侵对土壤无定形态铁(Feox)、铝(Alox)、磷(Pox)、吸附指数(PSI)和吸附饱和度(DPS)影响不一致,其中Feox和DPS总体上变化不明显,Alox有所降低,而Pox和PSI显著增加;裸滩湿地土壤磷潜在释放风险指数(ERI)为12.69,属于中度风险,而互花米草入侵后,土壤ERI降为9.98,表现为较低风险,说明互花米草入侵对土壤磷潜在释放风险具有一定削弱作用。     

Role of selenium in mitigation of cadmium toxicity in pepper grown in hydroponic condition

Selenium (Se) is an essential element for humans but is not considered as essential for plants. However, its beneficial role in improving plant growth and stress tolerances is well established. In order to study the role of Se in cadmium (Cd) toxicity in pepper (Capsicum frutescens cv. Suryankhi Cluster), this experiment was carried out in greenhouse conditions. Treatments comprised Cd [0, 0.25, and 0.5 mM cadmium chloride (CdCl₂)] and Se [0, 3, and 7 µM sodium selenite (Na₂SeO₃)] with three replications. The result showed that Cd decreased chlorophyll a, chlorophyll b, and carotenoids, whereas Se supplementation diminished Cd toxicity on photosynthetic pigment. Selenium at 7 µM significantly increased the leaf area in the plants grown at 0.25 mM Cd. The application of Se at 3 µM with 0.25 mM Cd and Se at 3 µM and Se at 7 µM with 0.5 mM Cd increased the activity of catalase (CAT). Selenium at 7 µM decreased the proline content of pepper leaves exposed to Cd at 0.5 mM (30%). Selenium significantly enhanced the antioxidant activity of leaves, which was diminished by Cd toxicity. In general, Se has a beneficial effect on plant growth and is an antioxidant enzyme of pepper cv. Suryankhi Cluster under Cd stress and non-stress conditions.     

红壤区不同肥力水稻土根际硝化作用特征

通过根际培养箱(三室)——速冻切片技术研究了红壤地区高、低两种肥力下水稻苗期根表、根际和土体土壤矿质态氮含量和硝化强度,以及水稻生长、氮素积累的差异。结果表明,肥力水平对水稻根表和根际土壤铵态氮(NH4+-N)含量无显著影响,但高肥力显著提高土体土壤NH4+-N含量,以及根表、根际和土体土壤硝态氮(NO3--N)含量及硝化强度。两种肥力水稻土硝化强度最大值均出现在距根表2 mm处,分别为0.20和0.31μmol kg-1 h-1。土体土壤硝化强度随距根表距离增加而降低,低肥力土壤在距根表10～40mm处时硝化强度接近本底值,而高肥力土壤在距根表20～40 mm处时接近本底值。与不种水稻的CK相比,种植水稻显著提高根际土壤硝化强度。高肥力能显著改善水稻生长,增加植株氮素积累量,尤其显著促进根系生长及通气组织发育。由于红壤稻田肥力水平的差异造成水稻根际硝化强度以及水稻吸收NO3-的差异,导致高肥条件下水稻显示出更强的生长势和氮素吸收利用能力。因此,合理提高红壤稻田肥力水平对改善红壤区水稻根际土壤硝化作用及水稻氮素营养具有重要意义。     

Meta-analysis in the Selection of Groups in Varieties of Citrus

Brazil is the largest producer of oranges (Citrus sinensis) in the world. The nutrient management of tree orchards is designed from experiments with a limited number of varieties. This knowledge is transferred to other varieties by diagnosing tissue nutrient composition and tree demand. Compositional data analysis has been first applied to tissue analysis of agricultural crops using centered log ratios with compositional nutrient diagnosis (CND-clr). The isometric log ratio (ilr) transformation is a new approach based on binary nutrient ratios and the principle of orthogonality (CND-ilr). We analyzed eleven nutrients: nitrogen (N), sulfur (S), phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), boron (B), copper (Cu), zinc (Zn), manganese (Mn), and iron (Fe) in leaf tissue samples across 108 commercial plots (thirty-one grow Valencia, twenty-two Hamlim, twenty Pera, and thirty-five Natal). Nutrients were partitioned between macro- and micronutrients as well as anionic and cationic species. The effect size of varieties over Valencia was quantified by the mean and standard deviation of ilr values across ilr coordinates. Specific varietal nutrient profiles and ilr norms were defined. The nutrient profile of orange varieties could be classified into homogeneous groups to take advantage of fertilizer trials conducted on varieties of the same group. The Aitchison distance and a perturbation vector could be instrumental for diagnostic purposes and nutrient management.     

旱地果园水肥管理模式研究进展

分析了旱地果园水肥管理模式的研究进展和存在问题,指出水肥胁迫尤其是水钾已成为旱区果树高产稳产优质化的主要限制因子。在系统探讨旱地果园水分管理、养分管理、综合管理以及果树叶营养综合诊断施肥标准的基础上,提出了旱地果园的高效水肥管理模式。     

响应面设计法在温室番茄栽培中的应用

为优化温室番茄的栽培条件,试验研究了不同栽培密度、施氮量和施钾量对日光温室番茄产量的影响。通过中心复合试验设计,构建三因素（栽培密度,氮肥,钾肥）五水平的响应面设计方法并建立番茄产量与三因子的二次回归数学模型。结果表明:三因素对温室番茄产量均有显著的影响（p0.01）,影响的大小顺序为栽培密度施钾量施氮量;栽培密度与施氮量、施钾量之间存在显著的交互作用（p0.01）,施氮量与施钾量之间的相互作用对番茄产量影响不显著（p0.05）;多元二次回归分析结果显示,栽培密度、施氮量、施钾量与番茄产量之间的回归模型高度显著（p0.01）。统计分析确定温室番茄的最佳栽培条件为:栽培密度4.83万株/hm2,施氮量262 kg/hm2,施钾量513kg/hm2;在此条件下,温室番茄产量的预测值为119381kg/hm2,验证试验所得产量为121005kg/hm2。本研究为日光温室番茄高产、稳产和优质提供了理论依据。     

DMPP农业应用研究进展

本文对新型硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(简称DMPP)的特性作了介绍,对DMPP提高作物产量,改善品质,提高氮肥利用率。降低氮温室气体的释放,减少NO3-淋失,促进环境保护方面的作用及其影响因素作了评述。     

Movement of ammonium in paddy soils in Taiwan

The movement of ammonium due to diffusion in paddy soils in Taiwan was investigated in the laboratory. The movement of ammonium in flooded soils was inversely proportional to the concentration of ammonium in the soil solution, which was a function of the quantity of ammonium present, the content of solid matter in a unit volume of soil (bulk density), and the adsorptive property of soil. Although there was a considerable variation in the value of both the ammonium adsorption and bulk density of soils, the adsorptive property was more variable. Therefore, the adsorptive property seemed to be the most influencial factor on the movement of ammonium in flooded soils, where the property had a close relation to the cationexchange capacity.

The bulk density of flooded soils in the field could be reproduced in glass tubes under percolating condition in the laboratory. The values of bulk density determined on paddy soils after harvesting or on air-dry soils were considerably different from those in the flooded soils in the field. A simple determination method of bulk density was proposed for paddy soils.     

Possible role of ectomycorrhizal fungi in cycling of aluminium in podzols

Budget studies in boreal podzols indicate a considerable upward transport of aluminium (Al) from the mineral soil into the organic horizon. In this paper we studied if ectomycorrhizal (EcM) fungi can be involved in this upward transport via their extramatrical hyphae. We tested the use of gallium (Ga) as proxy for Al. Transport of Al through EcM hyphae was studied in vitro in a two-compartment Petri dish system. Two of the five fungal isolates tested transported Al. Using Ga instead of Al revealed the same trend in these systems, confirming the use of Ga as proxy for Al. Upward transport of Ga was studied in an artificial podzol. Pinus sylvestris seedlings were colonised by a natural community of EcM fungi from fresh forest soil. Gallium addition to the mineral soil led to increased Ga content in roots in the organic horizon and in the shoot. Upward Ga allocation was significantly higher when roots were excluded from the mineral soil by a mesh, only allowing fungal mycelium to grow through. We conclude that at least some EcM fungi transport Al and that Ga, and probably also Al, can be transported upwards by EcM fungal hyphae in a podzol system. These findings support the hypothesis that EcM fungi play a role in upward transport of Al in podzols.     

重庆三峡库区农业气候变化的研究

对重庆三峡库区 1961～ 2 0 0 0年气候周期性和非周期性变化研究分析发现 ,各种气温、日照均具有 2 0年的主要周期 ,库区东部气温非周期性变化平均增加 2 .0℃ ,东部降水量平均减少 181.5mm ,较中、西部变化显著。建立了GM (1,1)灰色系统模型 ,对未来 10年库区各段农业气候生态变化进行预测 ,库区东部和西部生长季气温将升高 0 .5～ 1.0℃ ,中部则略有下降 ,东部日照将增加 2 0 0h左右 ,中、西部将减少 0～ 2 0 0h ,降水量中部将减少2 0 0mm左右 ,东、西部将增加 10 0～ 50 0mm。并提出适应策略     

基因组学在作物抗逆性研究中的新进展

自然环境中各种生物和非生物胁迫是影响作物产量的巨大威胁。随着现代分子生物学的发展,从分子水平研究作物抵御逆境的机理已成为生态农业研究的一个重要任务,分子遗传学与生态学的整合诞生了生态基因组学即用基因组学的技术和手段研究生态学领域的问题。基因组学按其研究内容分为功能基因组学、结构基因组学和比较基因组学,本文从这3方面分别阐述了作物抵抗生物胁迫和非生物胁迫的生态基因组学研究进展,总结了基因组学在植物抗逆性研究中的一些新技术和新手段,特别是基于近几年发展起来的二代深度测序所带来的一系列高通量的检测方法与结果。①功能基因组学包含转录组学、表观遗传学、蛋白组学、相互作用组学、代谢组学和表型组学,本文侧重从植物抗逆的功能基因表达水平上的研究展开,重点探讨了转录组学和表观遗传学在植物抗逆研究的新进展,介绍了一些转录组学和表观遗传学研究技术,如基因芯片技术、RNA测序技术、SAGE、cDNA-AFLP、SSH、亚硫酸盐法、ChIP-Chip、ChIP-seq等;例举了一些转录因子基因家族在植物抗逆反应中的作用,总结其作用共性,结果表明不少抗逆基因受到胁迫后基因转录激活上有一定相关性,大多受激素信号转导途径所调控,很多抗逆途径最终都涉及到ABA信号传导通路并与衰老相关;植物的抗逆性受多个信号通路调控,对同一逆境响应常常需要不同的转录因子共同参与,而同一转录因子也有可能参与2个以上的不同抗逆反应;表观遗传学则指在不改变基因序列前提下,对DNA甲基化修饰、组蛋白翻译后修饰及小RNA介导的信号传导等,有证据表明其存在遗传印记作用。②结构基因组学主要利用QTL定位和DNA测序技术,确定植物基因组的遗传图谱和物理图谱,二代深度测序平台的建立使许多植物的全基因组测序成为可能。迄今为止,已有超过40种植物完成全基因组测序,越来越多的植物全基因组计划正在实施中或预计实施。③比较基因组学是基于功能基因组学和结构基因组学进而比较不同物种或不同群体间的基因组差异和相关性的研究,可分析逆境响应相关基因在进化过程中及在地理位置分布中的作用和意义,也同时为QTL定位及功能基因组学研究提供丰富信息。此外,还简要介绍并列举了一些网络共享作物抗逆的生物信息资源数据库。虽然基因组学在如何正确处理海量数据等问题上还存在瓶颈,但它提供的大量作物抗逆方面的基因组信息已为植物抗逆研究提供了众多线索与依据,为今后改良作物抗逆性的遗传育种工作带来了新启示。